DE2241334A1 - DEVICE FOR RECONSTRUCTING AN IMAGE OF AN OBJECTIVE DETERMINED IN A HOLOGRAPHIC FORM - Google Patents
DEVICE FOR RECONSTRUCTING AN IMAGE OF AN OBJECTIVE DETERMINED IN A HOLOGRAPHIC FORMInfo
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Description
Vorrichtung '.um Rekonstruieren eines in holographischer Form festgelegten Bildes eines Gegenstandes.Device '. To reconstruct a fixed in holographic form Image of an object.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Rekonstruieren eines in holographischer Form festgelegten Bildes eines Gegenstandes, die eine Strahlungsquelle, die ein rekonstruierendes Strahlungsbündel aussenden kann, und zwei Hologramme enthält,, deren entsprechende Punkte einen Phasenunterschied von 90° aufweisen.The invention relates to a device for reconstruction an image of an object determined in holographic form, which contains a radiation source which can emit a reconstructing radiation beam and which contains two holograms, their corresponding Points have a phase difference of 90 °.
Wenn ein Gegenstand mit einem kohärenten StrahlungsbündelWhen an object with a coherent beam of radiation
beleuchtet und der von dem Gegenstand abgelenkte Teil dieses Strahlungsbündels zusammen mit dem nicht von dem Gegenstand beeinflussten Teil dos Strahlungsbündels (Hintergrundbeleuchtung) auf eine photographische Platte aufgezeichnet wird, wird ein Hologramm gebildet, das ganz anders als der ursprüngliche Gegenstand aussieht. Durch Beleuchtung des Hologramms mit einem kohärenten Strahlungsbündel kann das Hologramm rekonstruiert werden, d.h.,illuminated and the part of this radiation beam deflected by the object together with the part of the radiation beam not influenced by the object (Backlight) recorded on a photographic plate a hologram is formed which is very different from the original one Object looks like. By illuminating the hologram with a coherent beam of radiation, the hologram can be reconstructed, i.e.
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-2- ■ PHN. 5842.-2- ■ PHN. 5842.
dass ein Bild des ursprünglichen Gegenstandes erhalten werden kann. Bei dieser sogenannten "in-line"- oder "Geradeaus"-Holographie wird aber nur die Hälfte der von dem Hologramm herrührenden Strahlung zu der Erzeugung des erwünschten Bildes beitragen. Der übrige Teil der Strahlung erzeugt ein zweites, sogenanntes konjugiertes Bild, das für einen Beobachter fluchtrecht zu dem erwünschten Bild liegt, so dass es das letztere Bild stört. Das konjugierte Bild könnte von dem erwünschten Bild dadurch getrennt werden, dass bei der Aufnahme des Hologramms als Hintergrund- oder Referer:zstrahlung ein Bündel verwendet wird, das unter einem Winkel zu dem von dem Gegenstand herrührenden Bündel auf die jchotographische Platte einfällt. Dabei wird jadoch bei der Rekonstruktior das unerwünschte Bild nicht unterdrückt. Das 3rwünschte Bild enthält noch immer nur die Hälfte der Information über den Gegenstand.that a picture of the original item can be preserved. at this so-called "in-line" - or "straight ahead" holography is only half of the radiation originating from the hologram for the generation contribute to the desired image. The remaining part of the radiation creates a second, so-called conjugate image, which is right for an observer to escape to the desired image so that it interferes with the latter image. The conjugate image could be separated from the desired image in that when the hologram is recorded as background or referrer: z radiation a bundle is used which is incident on the photographic plate at an angle to the bundle originating from the object. However, the unwanted image is not suppressed in the reconstructor. The desired image still contains only half of the information about the subject.
Aus3erdem ist es nicht stets möglich» dafür zu sorpsn, d das Referenzüündel mit dem von dem Gegenstand herrührenden Bündel einen Winkel einschliesst, so dass zwangsweise "in-line"- Holographie verwendet wird.In addition, it is not always possible to 'take care of it, i the reference bundle with the bundle originating from the object Includes angle, so that "in-line" holography is forcibly used will.
Aus dem Artikel: "Interference Microscope with Total V.'avefront Reconstruction" von D. Gabor und V/.P. Goss, in "Journal of the Optical Society of America", jj6_ (1966), S. 849 - 858 ist es bekannt, dass bei "in-line"-Holographie die ursprüngliche von dem Gegenstand zerstreute Welle (Gegenstandswelle) völlig, d.h. in Amplitude und Phase, rekonstruiert werden kann, indem awei Hologramme verwendet werden. Dadurch kann ein vollständiges optisches Bild des Gegenstandes erhalten werden. Bei dem bekannten holographischen Vorgang wird die von dem Gegenstand herrührende Information in zwei nebeneinander liegenden Amplitudenhologrammen gespeichert, deren entsprechende Punkte einen Phasenunterschied von 90° aufweisen. BeiFrom the article: "Interference Microscope with Total V. avefront Reconstruction "by D. Gabor and V / .P. Goss, in" Journal of the Optical Society of America ", jj6_ (1966), pp. 849-858 it is known that in "in-line" holography, the original wave scattered by the object (Object wave) can be completely reconstructed, i.e. in amplitude and phase, by using a two holograms. This enables a complete optical image of the object can be obtained. In the known holographic process, the information originating from the object is used stored in two adjacent amplitude holograms, whose corresponding points have a phase difference of 90 °. at
30981 1/072030981 1/0720
-3- ' PHN. 5842. -3- ' PHN. 5842.
der Rekonstruktion müssen diese Hologramme von gesonderten Strahlungsbündeln mit einem gegenseitigen Phasenunterschied von 90° beleuchtet werden. Bei dem bekannten Rekonstruktionsvorgang ist zu diesem Zweck eine verwickelte optische Anordnung erforderlich. Ausserdem enthält die aus den Hologrammen austretende Strahlung ausser der erwünschten Gegenstandswelle auch noch eine sogenannte primäre Welle, d.h» eine nicht von den Hologrammen beeinflusste Welle, die nicht zu der Bilderzeugung beiträgt.During the reconstruction, these holograms must be illuminated by separate radiation bundles with a mutual phase difference of 90 °. In the known reconstruction process, an intricate optical arrangement is required for this purpose. It also contains the one from the holograms In addition to the desired object wave, the emitted radiation also has a so-called primary wave, i.e. one that is not influenced by the holograms Wave that does not contribute to the formation of the image.
Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung der in der Ein-The aim of the invention is to provide a device that
i . i .
leitung genannten Art zu schaffen, die eine einfache Bauart aufweist. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist .dadurch gekennzeichnet, dass einus der Hologramme a.\s Phasenhologramm und das andere Hologramm als Amplitudenhologramm ausgebildet ist. -To create line mentioned type, which has a simple design. the The device according to the invention is characterized in that one of the Holograms a. \ S phase hologram and the other hologram as an amplitude hologram is trained. -
Die Hologramme können hintereinander in dem Wege des Strah-.lungsbundeIs -angeordnet sein. Dadurch kann mit einer sehr einfachen optischen Anordnung das konjugierte Bild unterdrückt werden.The holograms can be used one behind the other in the way of the radiation bundle -be arranged. As a result, the conjugate image can be suppressed with a very simple optical arrangement.
-, ■ Die Hologramme können aber auch in den gesonderten Wegen der von einem Teilspiegel aus dem Strahlungsbündel, gebildeten Teilbündel angeordnet werden, wobei in dem Wege eines der Teilbündel ein einstellbarer Phasenschieber angebracht wird. Auf diese Weise kann sowohl das konjugierte Bild eliminiprt^als auch die primäre Welle unterdrückt werden.-, ■ The holograms can, however, also in the separate ways the partial beam formed by a partial mirror from the radiation beam be arranged, an adjustable phase shifter being attached in the path of one of the sub-bundles. In this way, both the conjugated Image eliminiprt ^ as well as the primary wave are suppressed.
Die primäre Welle kann auch in einer Vorrichtung nach der Erfindung unterdrückt werden, in der die beiden Hologramme, hintereinander in dem Wege eines der von einem Teilspiegel aus dem Strahlungsbündel gebildeten '^'eilbündel angeordnet sind, während in dem Wege dea anderen Teilbündels ein einstellbarer Phasenverschieber angebracht ist. Die letztere Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie auch zur Aufnahme der Hologramme verwendet werden kann,-The primary shaft can also be used in a device according to the Invention are suppressed in which the two holograms, one behind the other in the path of one of the beams formed by a partial mirror from the radiation beam '^' partial bundles are arranged, while in the way of the other partial bundle an adjustable phase shifter is attached. The latter device has the advantage that it can also be used to record the holograms can be used,-
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' -4- PHK. 5842.'-4- PHK. 5842.
Die Erfindung wird nachstehend für einige Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below for some exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Rekonstruieren von Hologrammen nach der Erfindung, und1 shows an embodiment of a device for reconstruction of holograms according to the invention, and
Figuren 2 und 3 zwei Ausführungsformen einer solchen Vorrichtung, bei denen die primäre Welle unterdrückt wird.Figures 2 and 3 two embodiments of such a device, where the primary wave is suppressed.
In diesen Figuren sind entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.In these figures, corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
In der Vorrichtung nach Fig. 1 sendet die Strahlungsquelle A ein kohärentes Bündel L aus, Das Bündel L kann gleich dem Referen:.bündelIn the device according to FIG. 1, the radiation source is transmitting A a coherent bundle L from, The bundle L can be the same as the reference: .bundel
sein, das be.·* der Aufnahme des Hologramirs verwendet wird. In dem Wege des Strahlungsbündeis L sind zwei Hologramme H. und H? angeordnet.which is used in the recording of the hologram. In the path of the radiation bundle L are two holograms H. and H ? arranged.
Das Hologramm H? ist als Amplitudenhologramm ausgebildet,The hologram H ? is designed as an amplitude hologram,
d.h., dass d? e Information über den abzubildenden Gegenstand in Form, einer Konfiguration mehr oder weniger strahlungsdurchlässiger Gebiete in dem Hologramm angebracht ist. Das Hologramm IL weist die Form eines Phasenhologramms auf, vas bedeutet, dass es z.B. aus Gebieten mit verschiedenen Brechungszahlen entsprechend der abzubildenden Information besteht. Das Hologramm H1 kann auch als ein Reliefmuster ausgebildet werden. Ein derartiges Phasenhologramra kann durch das Ausbleichen eines entsprechenden Amplitudenhologramins erhalten werden.ie that d? e information about the object to be imaged is attached in the form of a configuration of more or less radiation-permeable areas in the hologram. The hologram IL has the form of a phase hologram, which means that it consists, for example, of areas with different refractive indices according to the information to be imaged. The hologram H 1 can also be designed as a relief pattern. Such a phase hologram can be obtained by bleaching a corresponding amplitude hologram.
Dia durch die beiden Hologramme hindurchtretende Strahlung" besteht aus einer genauen Rekonstruktion der Gegenstandswelle, wie sie bei der Aufnahme der Hologramme von dem Gegenstand emittiert wird, und aus einer primären Y/elle.The "radiation passing through the two holograms" consists of an exact reconstruction of the object wave, as shown in the recording of the holograms emitted by the object, and from a primary Y / elle.
Die Hologramme H. und H? können gemäss dem Prinzip der sogenannten Einseitenbandholographie aufgezeichnet werden. Nach diesem PThe holograms H. and H ? can be recorded according to the principle of so-called single sideband holography. After this P
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-5- · PHN. 5842.-5- · PHN. 5842.
wird beim Aufzeichnen des Hologramms in der Ebene, in der das räumliche Frequenzspektrum des Gegenstandes erhalten, wird (der sogenannten Fourier- . Ebene), eine -räumliche Filterung durchgeführt, in dem. die Hälfte der Fourier-Ebene abgedeckt wird. Für eine detaillierte Beschreibung der Einseitenbandholographie sei auf den Artikel: "Single-sideband Holography" von 0. Bryngdahl und A. Lohmann in "Journal of. the Optical Socie±y,/of America", Heft 38, Nr. £, Mai I968, S. 620-624 verwiesen. Bei der reihenmässigen Aufzeichnung der Hologramme H. und H„ werden komplementäre Halbebenen der Fourier-Ebene abgedeckt.is when recording the hologram in the plane in which the spatial Frequency spectrum of the object is obtained (the so-called Fourier. Plane), a spatial filtering carried out in the. half of Fourier plane is covered. For a detailed description of single sideband holography refer to the article: "Single-sideband Holography" by 0. Bryngdahl and A. Lohmann in "Journal of. the Optical Socie ± y, / of America", Issue 38, No. £, May 1968, pp. 620-624. In the sequential recording of the holograms H. and H "become complementary half-planes of the Fourier plane covered.
Dieses .holographisches Verfahren ist von besonderer Bedeutung für elektronenoptische Aufnahmen. Tabei kann in einem Elektronenmikroskop ein Teil des Beugungsbildes abgedeckt und von dem verbleibenden Teil ein Hologramm, z.B. das Hologramm H1, aufgezeichnet werden. Zum Aufzeichnen des Hologramms H„ wird der komplementäre Teil des Beugungsbildes abgedeckt. Die erhaltenen Hologramme können auf die obenbeschriebene Weise rekonstruiert werden. · .This .holographic process is of particular importance for electron-optical recordings. A part of the diffraction image can be covered in an electron microscope and a hologram, for example the hologram H 1 , can be recorded from the remaining part. To record the hologram H ", the complementary part of the diffraction image is covered. The holograms obtained can be reconstructed in the manner described above. ·.
In dem Wege des aus den Hologrammen austretenden Strahlungsbündels kann noch eine Linse C zur Korrektur der· sphärischen Aberration des Elektronenmikroskops angebracht werden, so dass in der Bildebene B eine richtige lichtoptische Rekonstruktion der ursprünglichen, aus dem Gegenstand? •austretenden elektronenoptischen Welle erscheint. In der Fourier-Ebene der Linse C können noch Massnahmen zum Erhalten eines Phasenkontrasts t eines Amplitudenkontrastsroder eines Interferenzkontrasts getroffen werden.A lens C for correcting the spherical aberration of the electron microscope can be attached in the path of the radiation bundle emerging from the holograms, so that in the image plane B a correct light-optical reconstruction of the original, from the object? • emerging electron-optical wave appears. In the Fourier plane of the lens C, measures can still be taken to obtain a phase contrast t of an amplitude contrast or an interference contrast.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsforra einer Vorrichtung nach der Erfindung zum Rekonstruieren eines holographischen Bildes, bei der auch die primäre Welle unterdrückt wird. Die Unterdrückung der primären Welle ist von Bedeutung bei der Rekonstruktion von HologrammenFig. 2 shows a preferred embodiment of a device according to the invention for reconstructing a holographic image in which the primary wave is also suppressed. The suppression of the primary wave is important in the reconstruction of holograms
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-6- ' PHN. 5Θ42.-6- 'PHN. 5-42.
dreidimensionaler - oder dicker - Gegenstände. Beim Aufzeichnen dreidimensionaler Gegenstände wird der Gegenstand über einen Lichtstreuer beleuchtet, wodurch die Information über jeden Punkt des Gegenstandes über die ganze Hologrammebene verteilt wird.three-dimensional - or thick - objects. When recording three-dimensional Objects, the object is illuminated via a light diffuser, giving the information about every point of the object over the whole Hologram plane is distributed.
In der Vorrichtung nach Fig. 2 wird das von der Quelle A ■ herrührende Strahlungsbündel L von einem Teilspiegel S. in zwei Teilbündel aufgespaltet. Diese Teilbündel werden von den völlig reflektierendenIn the device according to FIG. 2, this is from the source A. ■ radiation bundles L originating from a partial mirror S. into two partial bundles split up. These sub-bundles are completely reflective
Spiegeln S„ und S, und dem Teilspiegel S. wieder zu einem Bündel vereinigt. Die Hologramme H1 und H sind in den gesonderten Wegen der Teilbündel angeordnet. In dem Wege eines der Teilbündel ist noch eine Phasenplatte K angebracht, die in der mit dem Pfeil ρ angedeuteten Richtung gedreht werden kann. Aus dem Hologramm H. bzw. H„ tritt neben der erwünschten Gegenstandswelle Ll bzw» L!! auch noch die primäre Welle L' bzw. L" aus. Die Platte K wird in eine derartige Lage gedreht, dass das aus der Platte austretende Strahlungsbündel zu dem auf die Platte einfallenden Strahlungsbündel gegenphasig ist. Die beiden durch die Hologramme hindurchtretenden primären Wellen L' und L" werden in Gegenphase gehalten, so dass hinter dem Teilspiegel S. nur die erwünschte Gegenstandswelle L„ übrigbleibt. Statt der PhasenplatteKJcann auch ein anderes Phasenverschiebungsglied, wie z.B. eine Druckzelle, verwendet werden.Mirror S "and S, and the partial mirror S. reunited to form a bundle. The holograms H 1 and H are arranged in the separate paths of the sub-bundles. In the path of one of the sub-bundles, a phase plate K is also attached, which can be rotated in the direction indicated by the arrow ρ. From the hologram H. or H "emerges next to the desired wave of objects Ll or" L !! also the primary wave L 'or L ". The plate K is rotated into such a position that the radiation beam emerging from the plate is in phase opposition to the radiation beam incident on the plate. The two primary waves L' passing through the holograms and L "are kept in opposite phase, so that only the desired object wave L" remains behind the partial mirror S. Instead of the phase plate KJc, another phase shift element, such as a pressure cell, can also be used.
Die primäre Welle kann auch in einer Vorrichtung nach Fig. ] unterdrückt werden. In dieser Vorrichtung werden die Hologramme H und H beide von demselben Teilbündel beleuchtet. Die primäre Welle L , die neben der Gegenstandswelle Ln aus den Hologrammen austritt, wird zu dem andfjren Teilbündel addiert, das von der Phasenplatte K in Gegenphase gehalten wird. Hinter dem Teilspiegel S. verbleibt nur die erwünschte Gegenstar.dswelle.The primary wave can also be suppressed in a device according to FIG. In this device, the holograms H and H are both illuminated by the same partial bundle. The primary wave L, which emerges from the holograms in addition to the object wave L n , is added to the other partial bundle, which is kept in antiphase by the phase plate K. Only the desired opposing star wave remains behind the partial mirror S.
Die Vorrichtung nach Fig. 3 kann auch zum Aufzeichnen derThe device of Fig. 3 can also be used to record the
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" -7- ' . PHN. 5842."-7- '. PHN. 5842.
Hologramme H1 und H„ verwendet werden. Dabei werden an den Stellen von H. und Hp ein Lichtstreuer und der Gegenstand angebracht. Rechts von S. ist eine photοgraphische Platte angebracht. Die Spiegel S., S?, S, und S. haben dann zum Zweck, einen Teil des von der Quelle A ausgesandten Strahlungsbündels abzutrennen und als Referenzbündel dem von dem Gegenstand herrührenden Strahlungsbündel zuzusetzen, wobei die Phase des Referenzbündels mittels der Phasenplatte einstellbar ist. Durch Einstellung der Phasen.platte K können die Hologramme H1 und H_ mit Referenzbündeln aufgenommen werden, die in der Phase um 90° voneinander verschieden sind.. In diesem Zusammenhang sei auf den erwähnten Artikel von Gabor und Goss verwiesen.Holograms H 1 and H "can be used. A light diffuser and the object are attached to the places of H. and Hp. A photographic plate is attached to the right of S. The mirrors S., S ? , S, and S then have the purpose of separating part of the radiation beam emitted by source A and adding it as a reference beam to the radiation beam originating from the object, the phase of the reference beam being adjustable by means of the phase plate. By setting the phase plate K, the holograms H 1 and H_ can be recorded with reference bundles which differ from one another in phase by 90 °. In this context, reference is made to the article by Gabor and Goss mentioned.
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